Question

（2010?湖北模擬）將由FeSO₄、Ba（OH）₂、AlCl₃三種固體組成的混合物溶于足量的水中，用玻棒攪拌，充分溶解，一段時(shí)間后，向穩(wěn)定的混合物溶液中滴加1mol?L^-1的稀硫酸，加入稀硫酸的體積與生成沉淀的物質(zhì)的量關(guān)系如圖所示．下列有關(guān)判斷不正確的是（　　）

A．AB段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Ba²⁺+SO₄^2-+2H⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O

B．D點(diǎn)表示的溶液呈酸性

C．C點(diǎn)表示的沉淀的化學(xué)式為Al（OH）₃、BaSO₄、Fe（OH）₂

D．混合物中FeSO₄和AlCl₃的物質(zhì)的量相等

Answer 1

分析：由圖可知最終沉淀0.05mol為BaSO₄，由鋇離子守恒可知，固體混合物中n[Ba（OH）₂]=0.05mol，根據(jù)圖象知，未加H₂SO₄前A點(diǎn)的沉淀為0.02mol，小于0.05mol，說(shuō)明FeSO₄完全反應(yīng)，Ba²⁺有剩余．
由A→B一定發(fā)生反應(yīng)Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，加入20ml硫酸，硫酸的物質(zhì)的量為0.02mol，由圖可知沉淀量增加0.04mol-0.02mol=0.02mol，沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量，故不可能發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，該反應(yīng)硫酸的物質(zhì)的量與沉淀的物質(zhì)的量之比為1：2，也不會(huì)發(fā)生其它沉淀的溶解反應(yīng)，否則沉淀量增加不可能為0.02mol，說(shuō)明加入的20ml硫酸只與氫氧化鋇反應(yīng)．
故未加H₂SO₄前A點(diǎn)的溶液中Ba（OH）₂有剩余，剩余三種固體組成的混合物溶于足量的水中，用玻璃棒攪拌，充分溶解，一段時(shí)間發(fā)生反應(yīng)：FeSO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．故A點(diǎn)沉淀為Fe（OH）₃、BaSO₄，由方程式可知n[Fe（OH）₃]=n（BaSO₄）=0.01mol，此時(shí)Al³⁺變?yōu)锳lO₂^-，
可知n（FeSO₄）=0.01mol；
由B→C，加入5ml硫酸，硫酸的物質(zhì)的量為0.005mol，由圖可知沉淀量增加0.055mol-0.04mol=0.015mol，沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量的3倍，故發(fā)生反應(yīng)Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，由方程式可知，該階段生成BaSO₄為0.005mol，生成Al（OH）₃為0.01mol．故C的沉淀為Fe（OH）₃、BaSO₄、Al（OH）₃．
由C→D，加入15ml硫酸，硫酸的物質(zhì)的量為0.015mol，由圖可知沉淀量增加0.06mol-0.055mol=0.005mol，沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量的

1

3

倍，沉淀量達(dá)最大值，不可能單獨(dú)發(fā)生Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓（沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量）或AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓（沉淀的物質(zhì)的量是硫酸的2倍）或二者都發(fā)生；故該階段發(fā)生反應(yīng)Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓（生產(chǎn)硫酸鋇多）、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O（沉淀溶解少）．說(shuō)明C點(diǎn)AlO₂^-完全反應(yīng)，D點(diǎn)的溶液含有Al³⁺、Fe³⁺．Ba²⁺沉淀完全．溶液為Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃．
D→E發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O，E點(diǎn)完全溶解，溶液為Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃．
由C→E共消耗30mLH₂SO₄，而0.01molFe（OH）₃消耗15mLH₂SO₄，可知Al（OH）₃消耗15mLH₂SO₄，判定n[Al（OH）₃]=n[Fe（OH）₃]=0.01mol，可知原混合固體中n（AlCl₃）=0.01mol．

解答：解：由圖可知最終沉淀0.05mol為BaSO₄，由鋇離子守恒可知，固體混合物中n[Ba（OH）₂]=0.05mol，根據(jù)圖象知，未加H₂SO₄前A點(diǎn)的沉淀為0.02mol，小于0.05mol，說(shuō)明FeSO₄完全反應(yīng)，Ba²⁺有剩余．
由A→B一定發(fā)生反應(yīng)Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，加入20ml硫酸，硫酸的物質(zhì)的量為0.02mol，由圖可知沉淀量增加0.04mol-0.02mol=0.02mol，沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量，故不可能發(fā)生反應(yīng)AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，該反應(yīng)硫酸的物質(zhì)的量與沉淀的物質(zhì)的量之比為1：2，也不會(huì)發(fā)生其它沉淀的溶解反應(yīng)，否則沉淀量增加不可能為0.02mol，說(shuō)明加入的20ml硫酸只與氫氧化鋇反應(yīng)．
故未加H₂SO₄前A點(diǎn)的溶液中Ba（OH）₂有剩余，剩余三種固體組成的混合物溶于足量的水中，用玻璃棒攪拌，充分溶解，一段時(shí)間發(fā)生反應(yīng)：FeSO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．故A點(diǎn)沉淀為Fe（OH）₃、BaSO₄，由方程式可知n[Fe（OH）₃]=n（BaSO₄）=0.01mol，此時(shí)Al³⁺變?yōu)锳lO₂^-，可知原混合物固體中n（FeSO₄）=0.01mol；
由B→C，加入5ml硫酸，硫酸的物質(zhì)的量為0.005mol，由圖可知沉淀量增加0.055mol-0.04mol=0.015mol，沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量的3倍，故發(fā)生反應(yīng)Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，由方程式可知，該階段生成BaSO₄為0.005mol，生成Al（OH）₃為0.01mol．故C的沉淀為Fe（OH）₃、BaSO₄、Al（OH）₃．
由C→D，加入15ml硫酸，硫酸的物質(zhì)的量為0.015mol，由圖可知沉淀量增加0.06mol-0.055mol=0.005mol，沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量的

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倍，沉淀量達(dá)最大值，不可能單獨(dú)發(fā)生Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓（沉淀增加的物質(zhì)的量等于加入的硫酸的物質(zhì)的量）或AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓（沉淀的物質(zhì)的量是硫酸的2倍）或二者都發(fā)生；故該階段發(fā)生反應(yīng)Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓、Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O．說(shuō)明C點(diǎn)AlO₂^-完全反應(yīng)，D點(diǎn)的溶液含有Al³⁺、Fe³⁺．Ba²⁺沉淀完全．溶液為Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃．
D→E發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+3H⁺=Al³⁺+3H₂O、Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O，E點(diǎn)完全溶解，溶液為Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃．
由C→E共消耗30mLH₂SO₄，而0.01molFe（OH）₃消耗15mLH₂SO₄，可知Al（OH）₃消耗15mLH₂SO₄，判定n[Al（OH）₃]=n[Fe（OH）₃]=0.01mol，可知原混合固體中n（AlCl₃）=0.01mol．
A、由上述分析可知，硫酸只與氫氧化鋇反應(yīng)，反應(yīng)離子方程式為Ba²⁺+SO₄^2-+2H⁺+2OH^-=BaSO₄↓+2H₂O，故A正確；
B、由上述分析可知，D點(diǎn)的溶液含有Al³⁺、Fe³⁺，溶液為Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃，Al³⁺、Fe³⁺水解，溶液呈酸性，故B正確；
C、由上述分析可知，C的沉淀為Fe（OH）₃、BaSO₄、Al（OH）₃，故C錯(cuò)誤；
D、由上述分析可知，原混合固體中n（FeSO₄）=0.01mol，n（AlCl₃）=0.01mol，故D正確．
故選：C．

點(diǎn)評(píng)：考查離子反應(yīng)的計(jì)算等，難度較大，本題采取過(guò)程法分析，關(guān)鍵是根據(jù)硫酸的體積與沉淀增加量判斷各段發(fā)生的反應(yīng)．若為單項(xiàng)選擇可以根據(jù)氫氧化亞鐵的不穩(wěn)定性選擇．